附录一泄水建筑物水力设计计算公式

1、附录一 泄水建筑物水力设计计算公式  一、堰面曲线 1.开敞式溢流孔的堰面曲线。采用幂曲线时按下式和附表1计算。 (附1)式中 Hs为定型设计水头，按堰顶最大作用水头Hzmax的75%95%计算(m)，其它符号见附图1，数值见附表1。 附表1上游坝面坡度kn垂直(30)2.0001.850311.9361.836  原点上游宜用椭圆曲线，其方程式为式中 aHs和bHs分别为椭圆曲线的长轴和短轴。 若上游面垂直，其长轴aHs和短轴bHs可按以下关系选定：附图1 采用倒悬堰顶时(如附图1)，应满足。 定型设计水头选择及堰顶可能出现的最大负压值参照附表2。 定型设计水头

2、Hs情况下的流量系数m和其他作用水头Hz情况下的流量系数mz的比值参照附表3。 2.设有胸墙的堰面曲线。当校核情况下最大作用水头Hzmax (孔口中心线上)与孔口高(D)的比值时；或闸门全开时仍属孔口泄流，即可按下式计算： (附2)式中 Hs定型设计水头，一般取孔口中心线至水库校核洪水位的水头的75%95%； j孔口收缩断面上的流速系数，一般取j=0.96；若孔前设有检修闸门槽时取j=0.95。 其余符号参照附图2。附图2 原点上游可用单圆，复式圆或椭圆曲线，与胸墙底缘通盘考虑。 若时，应通过试验决定。附表2Hs/Hzmax0.750.7750.800.825最大负压值(m)0.5Hs0.45

3、Hs0.4Hs0.35HsHs/ Hzmax0.850.8750.900.951.0最大负压值(m)0.3Hs0.25Hs0.2Hs0.1Hs0.0Hs 附表3Hz/Hs0.20.40.60.81.01.21.4mz/m0.850.900.950.9751.01.0251.07  二、泄水建筑物泄水能力计算公式 1.开敞式溢流孔的泄水能力可按下式计算： (附3)式中 Q流量，m3/s； B溢流堰净宽，m； Hz堰顶作用水头，m； g重力加速度，m/s2； mz流量系数，初设时在定型设计水头作用的情况下，当(P为堰高，m)时，取mz=m=0.470.49；当时，取m=0.44

4、0.47； 侧收缩系数，根据闸墩厚度及墩头形状而定，初设时可取=0.900.95； 淹没系数，视泄流的淹没程度而定，不淹没时=1。 2.孔口泄流按下式计算： (附4)式中 Ak出口处的面积，m2； Hz自由泄流时为孔口中心处的作用水头，m；淹没泄流时为上下游水位差； m孔口或管道的流量系数，初设时对设有胸墙的堰顶高孔，当(D为孔口高，m)时取m=0.740.82；对深孔取m=0.830.93；当为有压流时，m值必须计算沿程及局部水头损失后确定。 三、挑流消能 1.水舌抛距按水舌外缘计算(参照附图3)，其估算公式如下： (附5)式中 L水舌抛距，m； v1坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v

5、的1.1倍计，即(H0为水库水位至坎顶的落差，m)； q鼻坎的挑角，°； h1坎顶垂直方向水深，m，h1=hcosq (h为坎顶平均水深，m)； h2坎顶至河床面高差，m，如冲坑已经形成，作为计算冲坑进一步发展时，可算至坑底； j堰面流速系数。附图3最大冲坑深度，由河床面算至坑底m  2.最大冲坑水垫厚度按下式估算： (附6)式中 tK水垫厚度，自水面算至坑底，m； q单宽流量，m3/s/m； H上下游水位差，m； a冲坑系数，坚硬完整的基岩a=0.91.2；坚硬但完整性较差的基岩a=1.21.5；软弱破碎，裂隙发育的基岩a=1.52.0。 四、护坦消力池长度计算公式 1.

6、福氏数，当Fr4.5，护坦上不设铺助消能工时： (附7)式中 Lc护坦消力池长度，m；、跃前、跃后共轭水深，m。 2.当Fr4.5，池首断面平均流速大于1618m/s，护坦上可设梳流坎及尾坎，但不宜设消力墩时： (附8) 3.当Fr4.5，池首断面平均流速小于1618m/s，护坦上可设梳流坎、消力墩及尾坎时： (附9) 五、空蚀指数估算公式 (附10)式中 空蚀指数，无量纲； hd计算断面处的时均动水压力水头(水柱高，m)； hq大气压力水头(水柱高，m)，对于不同高程按估算，即相对于海平面每增加高度900m，较标准大气压力水头降低1m水柱，为海平面以上高度； 水的汽化压力水头(水柱高，m)；

7、对于不同水温可参照附表4数值采用；附表4水温()05101520253040(水柱高，m)0.060.090.130.170.240.320.430.75  /2g计算断面处的流速水头(水柱高，m)。 六、波动及掺气水深估算公式(适用于溢流坝面) (附11)式中 h不计入波动及掺气的水深，m； hb计入波动及掺气的水深，m； v不计入波动及掺气的计算断面上平均流速，m/s； 修正系数，一般为1.01.4，视流速和断面收缩情况而定，当流速大于20m/s时，宜采用较大值。 七、护坦、鼻坎上脉动压力估算公式 (附12)式中 Pm脉动压力，沿法线方向作用于建筑物表面，t/m2； 水的容重，t

8、/m3； am脉动压力系数，根据水流缓急程度分别取0.050.10。 八、护坦上消力墩所受冲击力计算 护坦上如设有消力墩(包括梳流坎及尾坎)时，其所受冲击力Pd，可按下式估算： (附13)式中 Pd消力墩(包括梳流坎及尾坎)的冲击力，t； Ad墩、坎迎水面在流速方向上的投影面积，m2； kd阻力系数，视墩、坎形状及流速大小，取kd=1.22.0。 附录二 荷载计算公式  一、垂直作用于坝体表面的静水压力 (附14)式中 H计算点的水深，m； 水(或含泥沙水)的容重，t/m3。 二、水平泥沙压力 (附15)式中 =(1n)，为泥沙的干容重，n为泥沙的孔隙率； hn坝前泥沙淤积

9、高度，m； 泥沙的内摩擦角，°。 当缺乏资料时可按下式计算： (附16) 三、浪压力 1.浪高、波长可按官厅水库公式计算(适用于山区峡谷水库库缘地势高峻，风速416m/s，吹程113公里)。 (附17) (附18)式中 2hl浪高，m； 2Ll波长，m； 计算风速，m/s； Df吹程，由坝前沿水面至对岸的最大直线距离，km。 2.浪压力计算： (1)坝前水深H1满足HljH1Ll时，铅直坝面上的浪压力Pl，可按照立波概念，用下式计算： (附19)式中 h0波浪中心线至水库静水位的高度，可按下式计算： (附20) Pl坝基面的浪压力剩余强度，其值为： (附21) Hlj乃使波浪破碎的临

10、界水深，其值为： (附22) 浪压力的分布图形可假定在水库静水位上下各近似作直线分布，见附图4a。附图4 (2)坝前水深H1Ll时，在距水库静水位深Ll以下各点的浪压力可以忽略，铅直坝面的浪压力可按下式计算： (附23) 浪压力的分布见附图4b。 四、冰压力 1.静冰压力，按附表5数值计算： 在确定开始升温时的气温及气温上升率后，可由附表5选用单位面积上的静冰压力，乘以冰厚，即为作用在单位长度坝体的静冰压力(t/m)。附表5 静冰压力表最低温度()4035302525201510气温上升率(/h)2.52.52.52.02.02.02.0静冰压力(t/m2)284025352330202815

11、2213181214  2.动冰压力： (1)冰块撞击在坝面上所产生的压力。当冰的运动方向垂直或接近垂直于铅直坝面时(运动方向与坝轴线的交角j=80°90°)，动冰压力值Pbd可按下式计算： (附24)式中 kb系数，决定于流冰的抗碎强度Rb值(当Rb=100t/m2，kb=4.3；Rb=50t/m2，Rb=3.0；Rb=30t/m2，kb=2.36)； 冰块流速，对于大水库应该通过研究决定，一般不大于0.6m/s； db冰块厚度，m； Ab冰块面积，m2。 (2)冰块撞击在闸墩上所产生的压力。作用于铅直的闸墩上的动冰压力，可按下式计算： (附25)式中 Rb冰的抗碎强度，当无试验资料时，可采用下值：结冰初期为75t/m2，末期45t/m2； B闸墩在冰层平面处的宽度，m； m与闸墩平面形状有关的系数，对于半圆形闸墩，采用m=0.9；对三角形闸墩根据其平面上的顶端角度2a按附表6采用。附表6 m值表2a45°60&#